作者:马卓敏 来源:中国科学报 发布时间:2016/2/4 14:29:41
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北斗导航卫星:用好,要在地面下功夫

 

用好北斗要在地面下功夫

■本报见习记者 马卓敏

2月1日15时29分,第5颗新一代北斗导航卫星顺利进入预定轨道。目前,全球可提供卫星导航服务的GPS、GLONASS和中国北斗三大系统中,北斗的在轨精度是GPS的1.8倍,并计划在2020年实现全球覆盖。

“天上的北斗好,地上的北斗没用好”曾经是困扰北斗产业发展的一个现实问题。如今,依托国家“北斗专项”,“地上的北斗”是否已走出“没用好”的困境呢?

民用是关键

“我国的北斗卫星技术手段比GPS起步时要高。”中国卫星导航定位协会秘书长苗前军告诉《中国科学报》记者,从2012年开始,国家发展改革委的“北斗专项”就鼓励大规模的北斗产业化应用,国家每年要投入数亿元来补贴北斗的各个产业链环节。

业界普遍认为,2012年作为北斗民用化的启动年,到今年,北斗将迎来大发展的元年。

交通领域是目前北斗应用最广泛的领域,特别是北斗在车联网服务中发挥了重要作用。目前交通部推广的“两客一危”车辆都已安装北斗车载导航定位装置。

“具有北斗信号接收功能的车载装置,通过接收北斗卫星信号,可以对车辆所处位置进行计算,然后通过无线通信网把位置发送至后台服务器,对车辆提供导航以及周边热点等增值信息服务。”苗前军指出,如果没有北斗卫星导航给出车辆具体位置,后续一系列“联网”服务都将无法完成。

此外,北斗船联网也被认为是比较有特色的北斗应用之一。由于海上无基站,之前渔民在海上与家人通信多使用卫星电话,而如今应用北斗的短报文功能,就可以随时与家人进行短信沟通。

“目前,阻碍北斗车载装置推广到普通私家车的,不是技术问题,更多是价格和个人隐私安全考虑。”中科北斗技术研究院常务副院长王帅认为,如今北斗车联网走向民用,在技术上基本无障碍。主要问题是,如何发现一个让用户更容易接受的商业模式以及如何管理个人隐私问题。

对于习惯使用GPS车载和手机终端导航的中国用户来说,如今“北斗+GPS”的“双模”时代已悄然来临,其日益实惠的价格和精准的定位,在未来市场上无疑将扮演重要角色。“北斗芯片的功耗和价格在2015年已经降到了和GPS同等级别,而未来普遍被业界看好的‘双模’模式相较于GPS,精度会更高。”王帅说。

军事意义突出

国家之所以投入巨额资金推动北斗在军工领域的发展,是因为GPS在我国虽存在广泛市场,但从国家安全的角度考量,还要努力做大做强民族自主品牌。

“军事作战中,导弹和军用武器的导航、跟踪和控制如果全部基于GPS,国外一旦屏蔽在华信号,所有导弹或武器将无法使用,后果不堪设想。”苗前军表示,此外如电力、通讯、银行等关系到国计民生的重要行业也都需要使用北斗授时产品保障其生产安全。

“因为这些行业生产过程中需要不同设备之间的时钟同步,目前多数授时产品还都基于GPS。”苗前军举例,如在通讯领域里,所有通讯设备都需要时钟同步,这样通讯才能建立起来;银行也涉及到时钟同步问题,只有时间一致才能保障交易的准确性。而如果是非常时期,GPS的异常都可能对我国国民经济产生危害。他还担心,铁路系统现在都是电力机车,如果依赖GPS授时,战时一旦供电系统发生故障,火车的部队运输功能就难以发挥作用。“只要与军事和国民经济相关的,北斗系统都具有不可替代的作用。”

数量决定精度

北斗系统之所以导航精度比GPS高,原因在于北斗卫星所在的运行轨道比GPS高。北斗作为近地轨道卫星围绕地球自转,要想达到和GPS一样的覆盖率,卫星数量必须比GPS多。此外,北斗的接收机屏蔽角比GPS小,理论上在同样卫星数量的前提下覆盖范围更大,也更加精确。

“由于定位精度主要取决于卫星的数量,这就进一步印证了相关报道中‘北斗的导航精度比GPS高’的说法是正确的。”北京理工大学导航制导与控制专业副教授王博表示,虽然北斗提供的定位精度高,但与GPS是在同一数量级上。

要想真正把北斗用好,一方面是降低成本,普及更多的应用;另一方面是要做精度定位,应用才能更广泛。“我国目前开展的大规模天基增强系统和地基增强系统建设,目的就是要补充北斗的定位精度,以实现在地面上亚米级的动态精度,从而高于GPS;完善地基增强站建设,还可以实现厘米级精度,连续长时观测甚至可以实现毫米级的定位,这样很多项目就可以开展起来。”王博举例,如北京的交通拥堵收费等,都可以借助北斗进行直接定位,实现车道级的精度。

如今北斗精准应用开展范围主要有燃气管网的巡检、精准农业等,安装北斗精准定位系统的农机设备可以实现无人值守的农业耕种,大大提高了农业现代化水平。

《中国科学报》 (2016-02-04 第4版 综合)
 

 

 
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